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摘 要

芳纶纤维是一种具有高强度、高模量、尺寸稳定性好等特点，是增强橡胶制品的理想骨架材料。但芳纶纤维分子结构属苯基刚性分子，苯环对酞胺官能团上的氢原子产生屏蔽作用，使得其表缺乏活性基团,纤维表面浸润性和可粘性极差,从而造成其与橡胶之间的粘合界面较弱。

纤维表面浸渍剂RFL是一种用于增强纤维与橡胶粘和能力的传统工业制品。但是传统的RFL因为会损伤纤维强度，而且粘和强度不够，达不到某些精确工艺的要求，在如今纤维增强橡胶复合材料的广泛运用下，对于RFL的改性研究具有重大的意义。

本文研究了芳纶帘线-橡胶界面RFL浸渍剂的改性，采用纳米二氧化硅改性RFL。并对芳纶帘线-橡胶复合材料静态粘和性能进行研究。采用H抽出对其进行评价。研究和评价结果表明：

1. 未改性的RFL并不能有效提高纤维和橡胶之间的结合。
2. 平均最大抽出力与纳米二氧化硅的含量相关性不大。随着纳米二氧化硅含量增加，平均抽出力甚至有下降的趋势，这可能是由纳米二氧化硅含量增大导致的界面脆化引起。

关键词：芳纶纤维 橡胶 RFL 浸渍配方 纳米二氧化硅

The Modification and Performance research of RFL in Fiber Surface treatment

Abstract

Aramid fiber has high strength and modulus, excellent dimensional stability, so it is attractive for reinforcement in rubber application. But for its high crystallinity and amorphous region orientation, aramid is lack of functional groups. Therefore, it is difficult to adhere aramid fiber to rubber.

Resorcinol-formaldehyde rubber latex (RFL) is a kind of surface coating applied to nearly all types of fibers to make fibers reinforced rubber-coated. The RFL in the fiber reinforced rubber composite material is similar to the coupling agent, which can greatly increase the fiber and rubber interface adhesion.

In this thesis, the modification of RFL was researched. The static adherent properties of aramid cord-rubber composites were studied and evaluated by H-pull out test. The results show that

1. Unmodified RFL cannot effectively improve the combination between fiber and rubber.

2. The average maximum extraction force is not related to the content of Nano-silica. With the increase of Nano-silica content, the average extraction force even decreased, which may be caused by the interface embrittlement with the increase of Nano-silica content.

Key Words: Aramid fibers; Rubber; RFL; Dipping compounds; Nano-silica

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 纤维增强材料 1

1.2 芳纶纤维 3

1.3 芳纶纤维表面处理研究现状 4

1.4 纳米二氧化硅的结构与应用 6

第二章 试验研究概况 9

2.1 实验原料 9

2.2 设备仪器 9

2.3 实验方案 10

2.3.1 橡胶混炼 10

2.3.2 RFL制备与改性 11

2.3.3 纤维浸渍工艺 11

2.3.4 H拔出实验 12

第三章 纳米二氧化硅含量对改性效果的影响 17

3.1 纳米二氧化硅含量对改性效果的影响实验数据 17

3.2 芳纶纤维界面和处理层粘合机理初步探讨 19

3.2.1 界面概述 19

3.2.2 浸渍剂处理层与橡胶的粘合机理 20

3.2.3 浸渍剂处理层与芳纶纤维的粘合机理 21

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 26

第一章 绪论

1.1 纤维增强材料

纤维的分类：

1、植物纤维

植物的种子、果实、茎、等处取得的纤维。亚麻、黄麻、罗布麻等是从植物的韧皮处取得的；剑麻、蕉麻是从植物叶上得到的纤维。纤维素是组成植物纤维的化学成分。所以被称作纤维素纤维。

2、动物纤维

由动物的毛皮或昆虫腺分泌物中得到的纤维组织。羊毛、兔毛、熊毛是从动物毛皮中取得的纤维；像蚕丝就是昆虫分泌物中得到的常见纤维。蛋白质是动物纤维的主要成分，人们称之为蛋白质纤维。

3、矿物纤维

从纤维状结构的岩石矿物中取得的纤维，各类石棉是矿物纤维的主要来源，像二氧化硅、氧化钙、氧化镁等氧化物是其主要的成分。

4.合成纤维

合成纤维的化学组成和天然纤维有天壤之别，是从像石油，甲烷，石灰石等本身没有蛋白质和纤维素的物质中提炼，先把这些单位合成起来，再用化学方法与机械加工制成我们所需要的纤维。如聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚酯纤维（涤纶）、聚乙烯醇纤维（维纶）等一些生活中常见纤维。

5、无机纤维

以含碳高聚物或者天然的无机物为原料制成无机纤维，经直接的碳化或者人工去抽丝所制得的。其中玻璃纤维，碳纤维和金属纤维是其主要的部分^[1]。

在现实生活中纤维的用处：

1、纺织工业

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